2014 Fiscal Year Annual Research Report
Ｐ型イオンポンプ作動機序特性の分子基盤とその異常による病態
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23370058
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
鈴木 裕 旭川医科大学, 医学部, 教授 (50183421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 和生 旭川医科大学, 医学部, 講師 (60241428)
大保 貴嗣 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (90207267)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Ca-ATPase / Caポンプ / 能動輸送 / リン酸化中間体 / 小胞体 / エネルギー共役 / 部位特異的変異 / 構造変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．Ca2+-ATPase第二膜貫通へリックス（M2）の構造的役割：M2の小胞体内腔領域、膜貫通領域、細胞質領域、およびAドメイン結合領域それぞれの長さとへリックス構造を改変し、機能解析を実施した。そして、膜貫通領域へリックス部分構造を解すとリン酸化中間体（EP）のCa2+閉塞能が破綻してATP分解とCa2+輸送の脱共役が起こることを観察し、本領域へリックスのCa2+閉塞における構造的意義を理解した。また、M2細胞質領域のへリックス構造を解し伸張すると、EP加水分解が著明に促進されCa2+放出路が強く閉じることを観察し、野生型では加水分解反応と共役して本領域の制御された部分的へリックスの解れと伸張が起こり、適切な放出路閉口が誘起されることを示した。さらに、本へリックスはEP加水分解後のCa2+結合に伴う再活性化過程で巻き戻ること、この巻き戻しは活性化に必須であることを示した。本研究では、このように、各反応素過程におけるM2の二次構造と長さの変化の意義を解明し、ATP分解に共役したCa2+輸送を成立させるためのM2の構造的機能を明らかにした。
２．Ca2+放出型リン酸化中間体（E2P）構造柔軟性の意義：Ca2+-ATPaseとメタルフッ素（BeF3-, AlF4-, MgF42-）から形成したE2P加水分解の基底状態・遷移状態・生成物複合体の各アナログの構造柔軟性を調べた。その結果、E2P基底状態構造はかなり柔軟であり、界面活性剤によっても膜貫通へリックス構造や輸送部位構造が揺らぎ変化すること、Ca2+輸送部位にH+が配位した基底状態、および放出路が閉じた加水分解遷移状態と生成物複合体ではこの揺らぎが著明に減弱すること、中性～アルカリ性領域では基底状態の輸送部位にMg2+が結合してCa2+放出直前のリン酸化中間体（E2PCa2）の類似構造となり安定化することを明らかにした。これらにより、E2Pの構造的柔軟性と揺らぎのCa2+輸送における機能的意義を理解した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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